[发明专利]基于栅格分束器的空间调制傅里叶变换红外光谱仪

说明书

技术领域

本发明涉及光谱分析仪器领域，涉及一种新型空间调制红外傅里叶变换光谱仪系统，具体涉及一种基于栅格型分束器和多级阶梯微反射镜的新型空间调制型傅里叶变换红外光谱仪。 

背景技术

傅里叶变换光谱仪由于具备较高的光通量和多通道传输能力，在物质光谱特性分析中有着广泛的应用。它可进行高精度的光谱测量，进行定性或定量分析，可对未知物进行探测，因此在诸多领域得到了十分广泛的应用。当前，环境和安全监测、医疗分析检测、空间探测、气象或资源探测、军事地物侦察分析以及反恐防化等领域对高精度、微型化和轻量化的傅里叶红外光谱分析系统有迫切需求。但目前普遍应用的傅里叶变换红外光谱仪是基于迈克尔逊干涉仪的时间调制型光谱仪。其内部存在着可动部件，导致其体积、重量较大，对工作环境要求极为苛刻，运行维护费用昂贵，并且不能实现实时性与在线测量。 

发明内容

本发明为解决现有光谱仪结构内部存在着可动部件，导致其体积、重量较大，运行维护费用昂贵，并且不能实现实时性与在线测量的问题，提供一种基于栅格分束器的空间调制傅里叶变换红外光谱仪。 

基于栅格分束器的空间调制傅里叶变换红外光谱仪，包括准直系统、样品池、干涉系统、缩束系统和焦平面探测器，所述干涉系统包括多级小阶梯微反射镜、栅格型分束器和多级大阶梯微反射镜；红外光源发出的光经准直系统准直成红外平行光，所述红外平行光经过样品池样品吸收后经栅格型分束器分成相干的两束光；一束光入射到多级大阶梯微反射镜上，并经多级大阶梯微反射镜反射到栅格型分束器，另一束光入射到多级小阶梯微反射镜上，并经多级小阶梯微反射镜反射到栅格型分束器；所述经栅格型分束器反射后的光经缩束系统后，在红外面阵探测器上获得干涉条纹；对干涉条纹做傅里叶变换就可以获得待测物的光谱信息。 

设定多大阶梯微反射镜距离栅格型分束器中心最近的面到分束器中心的距 离为l₁，多级小阶梯微反射镜距离栅格型分束器中心最近的面到分束器中心的距离l₂，使l₁=l₂。 

本发明的有益效果：本发明给出了基于栅格型分束器和多级阶梯微反射镜的空间调制傅里叶变换红外光谱仪的系统结构。准直系统和缩束成像系统均由透射球面镜组成，满足像质的情况下，为系统的设计，加工和装调带来了很大的便利。栅格型分束器是将基膜支撑在一个具有网格结构的栅格支撑体上，然后将红外分光膜镀在基膜上。该红外分束器利用栅格结构对分光膜系进行支撑，取消了补偿板，具有体积小、重量轻的优点。由于该光谱仪系统的光程差是依靠空间位置的同来获得，每一次可以实现全部级次的干涉光谱的测量。因此该光谱仪具有结构稳定，可以实现实时性测量的优点。该成像光谱仪可以用作工业或者航空航天中的光谱分析仪器使用。本发明采用一个栅格型分束器来代替传统迈克尔逊干涉仪系统中的分束器和补偿板，实现了系统的轻量化，减少了色散效应和光能损失。本发明利用两个个多级阶梯微反射镜来代替时间调制型傅里叶变换成像光谱仪中的动镜和定镜，在实现光程差空间调制的同时使系统的可靠性，可重复性，实时性都得到了很大的提高。 

附图说明

图1为本发明所述的基于栅格分束器的空间调制傅里叶变换红外光谱仪的系统结构图； 

图2为本发明所述的基于栅格分束器的空间调制傅里叶变换红外光谱仪中干涉系统结构图； 

图3为本发明所述的基于栅格分束器的空间调制傅里叶变换红外光谱仪的光程差分布示意图； 

图4为本发明所述的基于栅格分束器的空间调制傅里叶变换红外光谱仪中准直系统的结构图； 

图5为本发明所述的基于栅格分束器的空间调制傅里叶变换红外光谱仪中缩束系统的结构图。 

具体实施方式